DISEO DE UN REGULADOR DE FLUJO LUMINOSO...
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DISEO DE UN REGULADOR DE FLUJO LUMINOSO Y SU IMPORTANCIA EN LA
ILUMINACIN MODERNA
PROYECTO FIN DE CARRERA INGENIERO INDUSTRIAL
Autor: Juan Jos Medina Barrio
Tutor: Juan Manuel Carrasco Sols
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DISEO REGULADOR DE FLUJO LUMINOSO
DISEO DE UN REGULADOR DE FLUJO LUMINOSO Y SU IMPORTANCIA EN LA ILUMINACIN MODERNA
NDICE 1 OBJETIVO DEL PROYECTO.. 10 1.1 JUSTIFICACIN 10 1.2 APLICACIONES. 10 1.3 VENTAJAS ENERGTICAS. 11 1.3.1 Ahorro Energtico........... 11 1.3.2 Contaminacin lumnica......... 11 1.4 LEGISLACIN VIGENTE 12 1.4.1 A nivel espaol............. 12 1.4.2 A nivel europeo............ 13 2 TIPO DE APARATO..... 13 2.1 CARACTERSTICAS. 13 2.2 MODELO DE LA LMPARA... 14 3 ESTUDIO GENERAL DE LMPARAS 15 3.1 DESCRIPCIN GENERAL DE LMPARAS. 15 3.2 LMPARAS DE DESCARGA... 17 3.2.1 Descarga a Baja Presin............. 18 3.2.1.1 Lmparas de Vapor de Sodio a Baja Presin.......... 18 3.2.1.2 Tubos Fluorescentes............... 19 3.2.2 Descarga a Alta Presin.............. 20
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NDICES
3.2.2.1 Lmparas de Vapor de Mercurio a Alta Presin............ 21 3.2.2.2 Lmparas de Halogenuros Metlicos........... 22 3.2.2.2.1 Caractersticas de funcionamiento23 3.2.2.2.2 Ventajas e Inconvenientes.............24 3.2.2.3 Lmparas de Vapor de Sodio a Alta Presin.......... .24 3.2.2.3.1 Caractersticas de Funcionamiento..............26 3.2.2.3.2 Ventajas e Inconvenientes.............26 3.2.3 Balance de Potencia en Lmparas de Descarga y conclusiones.......... 26
4 ESTUDIO SOBRE ILUMINACIN....................................................... 27
4.1 ILUMINACIN INTERIOR.......................................................................... 27
4.1.1 Deslumbramiento........................................................................................ 28
4.1.2 Lmparas y luminarias............................................................................... 28
4.1.3 El color......................................................................................................... 30
4.1.4 Sistemas de alumbrado............................................................................... 33 4.1.5 Mtodos de alumbrado................................................................................ 35
4.1.6 Niveles de iluminacin recomendados....................................................... 36
4.1.7 Depreciacin de la eficiencia luminosa y mantenimiento........................ 38
4.2 ILUMINACIN EXTERIOR......................................................................... 38
4.2.1 Alumbrado vas pblicas.............................................................................38
4.2.1.1 Iluminancia..............................................................................................38
4.2.1.2 Luminancia..............................................................................................39
4.2.1.3 Criterios de calidad.................................................................................41
4.2.1.3.1 Coeficientes de uniformidad............................................................. 41
4.2.1.3.2 Deslumbramiento...............................................................................41
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DISEO REGULADOR DE FLUJO LUMINOSO
4.2.1.3.3 Coeficiente de iluminacin en los alrededores................................ 42
4.2.1.3.4 Lmparas y luminarias..................................................................... 43
4.2.1.3.5 Disposicin de las luminarias en la va............................................ 46
4.2.1.3.6 Niveles de iluminacin recomendados............................................. 50
4.2.2 Alumbrado en reas residenciales y peatonales....................................... 52
4.2.2.1 Requisitos del alumbrado...................................................................... 53
4.2.2.2 Niveles de alumbrado............................................................................. 53
4.2.2.3 Lmparas y luminarias.......................................................................... 54
4.2.3 Alumbrado de tneles................................................................................. 56
4.2.3.1 Iluminacin diurna................................................................................. 56
4.2.3.1.1 Zona de acceso................................................................................... 57
4.3.2.1.2 Zona de umbral..................................................................................59
4.2.3.1.3 Zona de transicin............................................................................. 59
4.2.3.1.4 Zona central....................................................................................... 60
4.2.3.1.5 Zona de salida.................................................................................... 60
4.2.3.2 Iluminacin nocturna............................................................................. 60
4.2.3.3 Equipos de alumbrado........................................................................... 60
4.2.3.4 Mantenimiento........................................................................................ 61
4.2.4 Alumbrado con proyectores....................................................................... 62
4.2.4.1 Proyectores.............................................................................................. 62
4.2.4.2 Aplicaciones............................................................................................. 65
4.2.4.2.1 Iluminacin de reas de trabajo o industriales............................... 65
4.2.4.2.2 Iluminacin de edificios y monumentos...........................................65
4.2.4.2.3 Aplicaciones en alumbrado viario.................................................... 67
4.2.4.2.4 Iluminacin de instalaciones deportivas.......................................... 67
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NDICES
5 ESTUDIO DE DIFERENTES TOPOLOGAS.................... 70 5.1 PREMISAS DE PARTIDA..70 5.2 METODOLOGA DEL PROCESO.. .70 5.3 DOCUMENTACIN DE LAS SIMULACIONES... 70 5.3.1 Documentacin primera topologa..... 71 5.3.2 Documentacin segunda topologa..... 75 5.3.3 Documentacin tercera topologa.......76 5.3.4 Documentacin cuarta topologa........ 79 5.3.5 Conclusiones. 82 6 ANEXOS. 86 6.1 Cdigo del PI digital. 86 6.2 Programacin de la DSP.. 88 Anexos incluidos en el CD que se acompaa: 6.3 MANUAL DSP. 6.4 DOCUMENTO BSICO HE DEL CDIGO TCNICO DE LA
EDIFICACIN 6.5 PROYECTO GREENLIGHT.
6.6 SIMULACIONES EN PSCAD.
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DISEO REGULADOR DE FLUJO LUMINOSO
NDICE DE FIGURAS
Figuras 1 y 2. Distintos mbitos de aplicacin de reguladores de flujo...............10 Figura 3. Ejemplos de iluminacin en vas urbanas..............................................11 Figuras 4 y 5. Ejemplos de contaminacin lumnica..................................... ........12 Figura 6. Esquema Regulador Trifsico........................................................ ........14
Figura 7. Funcionamiento de una lmpara de descarga.......................................16
Figura 8. Tipos de lmparas.................................................................................... 16
Figura 9. Principales partes de una lmpara de descarga.................................... 17
Figura 10. Balance energtico de una lmpara de descarga.................................17
Figura 11. Lmpara de vapor de Na a baja presin..............................................19
Figura 12. Balance energtico de una lmpara de vapor de Na a baja presin. 19
Figura 13. Tubo fluorescente...................................................................................20
Figura 14. Balance energtico de un tubo fluorescente........................................ 20
Figura 15. Lmpara de vapor de Hg a alta presin.............................................. 21
Figura 16. Balance energtico de una lmpara de vapor de Hg a alta presin.. 22
Figura 17. Lmpara de halogenuros metlicos......................................................23
Figura 18. Lmpara de vapor de Na a alta presin...............................................25
Figura 19. Balance energtico de una lmpara de vapor de Na a alta presin.. 25
Figura 20. Influencia del color en el ambiente...................................................... .33
Figura 21. Formas de iluminacin.......................................................................... 34
Figura 22. Mtodos de alumbrado.......................................................................... 35 Figura 23. Ejemplos de distribucin de luminarias en alumbrado general........ 35 Figura 24. Relacin entre el alumbrado general y el localizado.......................... 36 Figura 25. Iluminancia............................................................................................. 39
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NDICES
Figura 26. Luminancia.......................................................................................... ...40
Figura 27. Ejemplo de calzada para el clculo del SR.......................................... 42
Figura 28. Alcance.................................................................................................... 44
Figura 29. Dispersin............................................................................................... 44
Figura 30. Alcance y dispersin. Mtodo grfico.................................................. 45
Figura 31. Distintas disposiciones de luminarias en la va....................................46 Figura 32. Tramos rectos......................................................................................... 47 Figura 33. Tramos curvos........................................................................................ 48 Figura 34. Cruces...................................................................................................... 49 Figura 35. Plazas y glorietas.................................................................................... 49 Figura 36. Pasos de peatones................................................................................... 50
Figura 37. Presencia de rboles............................................................................... 50
Figura 38. Tipos de luminarias................................................................................ 55
Figura 39. Efecto del agujero negro........................................................................ 56
Figura 40. Niveles de luminancia requeridos tnel de trfico unidireccional ....57 Figura 41. Distintos accesos a tneles..................................................................... 58 Figura 42. Curva de reduccin de la luminancia................................................... 59 Figura 43. Ejemplos de proyectores........................................................................ 62 Figura 44. Tipos de haces......................................................................................... 64
Figura 45. ngulos de abertura...............................................................................64
Figura 46. Iluminacin de edificios......................................................................... 66 Figura 47. Altura de montaje de las luminarias.................................................... 68 Figura 48. Disposiciones de proyectores................................................................. 69 Figura 49. Disposiciones tpicas de proyectores..................................................... 69 Figura 50. Esquema elctrico topologa RFL_5..................................................... 71
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DISEO REGULADOR DE FLUJO LUMINOSO
Figura 51. Detalle de la condiciones de entrada.....................................................71 Figura 52. Tensin a la salida del puente de diodos.............................. 72 Figura 53. Salida del puente de IGBT.................................... 73 Figura 54. Detalle de las condiciones de salida.................................................. 73 Figura 55. Detalle de los disparos de los semiconductores73 Figura 56. Estrategia de control 1 topologa......................................................... 73 Figura 57. Estrategia de control RFL_seno....................... 74 Figura 58. Estrategia de control RFL_seno2......................................74 Figura 59. Esquema elctrico topologa RFL_2..................................................... 75 Figura 60. Estrategia de control RFL_2................. 76 Figura 61. Detalle de las condiciones de entrada................................................... 76 Figura 62. Detalle de las condiciones de salida...................................................... 76 Figuras 63 y 64. Detalle de las corrientes por los semiconductores......... 77 Figura 65. Estrategia de control RFL_2c............................... 77 Figura 66. Detalle de la corriente por los semiconductores.. 78 Figura 67. Esquema elctrico topologa RFL_3.........................78 Figura 68. Esquema elctrico topologa RFL_4.........................................78 Figura 69. Esquema elctrico topologa RFL_6espaldacontraespalda ...79 Figura 70. Control de RFL_espaldacontraespalda .. 80 Figura 71. Detalle de la tensin de condensadores 80 Figura 72. Detalle de las condiciones de entrada...80 Figura 73. Detalle de las condiciones de salida.. 81 Figura 74. Esquema elctrico topologa RFL_dobleelevador.. 81 Figura 75. Esquema elctrico topologa RFL_dob_ele_sininv_v3... 82 Figura 76. Esquema elctrico topologa RFL_elevador 82
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NDICES
Figura 77. Estrategia de control de RFL_elevador83 Figura 78. Tensin de condensadores. 83 Figura 79. Detalle de las condiciones de entrada y salida. 84
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DISEO REGULADOR DE FLUJO LUMINOSO
NDICE DE TABLAS
Tabla 1. Tipos de lmparas segn usos.................................................................. 29 Tabla 2. Temperatura de color y apariencia..........................................................31 Tabla 3. Iluminancia y apariencia.......................................................................... 31
Tabla 4. Apariencia de color y rendimiento en color (CIE)................................. 32
Tabla 5. Iluminancias recomendadas segn la actividad y el tipo de local......... 37
Tabla 6. Deslumbramiento...................................................................................... 42
Tabla 7. Clasificacin para luminarias de alumbrado pblico (CIE 1965)........ 43
Tabla 8. Control........................................................................................................45
Tabla 9. Disposicin de luminarias......................................................................... 46
Tabla 10. Curvatura de la curva............................................................................. 48
Tabla 11. Valores recomendados por la CIE (1977)..............................................51
Tabla 12.Valores recomendados por la CIE (1995)...............................................51
Tabla 13. Zonas especiales....................................................................................... 52
Tabla 14. Niveles de alumbrado CIE (1995).......................................................... 54
Tabla 15. Alturas de luminarias.............................................................................. 55
Tabla 16. Luminancias de acceso a tneles............................................................ 58
Tabla 17. Clasificacin de las luminarias segn la apertura del haz de luz........ 63
Tabla 18. Niveles de iluminacin para distintas actividades.................................65
Tabla 19. Niveles de iluminacin............................................................................. 68 Tabla 20. Resultados de las simulaciones85
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OBJETIVO DEL PROYECTO
1 OBJETIVO DEL PROYECTO.
1.1 JUSTIFICACIN.
Los motivos para la realizacin de un regulador de flujo luminoso son numerosos siendo, en
realidad, mejoras tecnolgicas sobre lo que ya existe. Un regulador de flujo es simplemente una
mquina para mejorar todos los procesos concernientes a la luz artificial en instalaciones de
todo tipo, industriales y/o viviendas, desde los procesos bsicos de encendido-apagado hasta
regulacin, control, ahorro energtico y reduccin de la contaminacin lumnica. Otro motivo
fundamental y que requiere mencin aparte es la mejora de la calidad de la luz artificial y el
aprovechamiento mximo de la natural, que, a su vez, revierte en una mejora en las condiciones
de trabajo/vida. Como se ver todos estos factores estn relacionados, el camino a seguir es
lograr una luz mejor, ms barata y menos contaminante.
1.2 APLICACIONES.
El mbito de aplicacin de un regulador de flujo es tan amplio como queramos, cualquier
superficie iluminada, grande o pequea, cerrada o abierta al aire, es susceptible de su uso.
Grandes superficies comerciales, aparcamientos de las mismas, parques de farolas en vas
urbanas, industrias, hospitales o simples viviendas son algunos ejemplos de aplicacin de
reguladores de flujo.
Cada vez existe una mayor conciencia respecto a sus ventajas, que son muchas, y, en un futuro
prximo ser otro componente ms de cualquier instalacin.
As mismo, existen distintos tipos de lmparas en el mercado, cada una con unas caractersticas
y unos usos diferentes, esto explicado en el apartado correspondiente.
Figuras 1 y 2. Distintos mbitos de aplicacin de reguladores de flujo.
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DISEO REGULADOR DE FLUJO LUMINOSO
1.3 VENTAJAS ENERGTICAS.
1.3.1 Ahorro Energtico.
El primer y ms inmediato aspecto de este punto es el ahorro energtico conseguido al consumir
menos, la idea de la regulacin consigue un nivel de iluminacin acorde a las necesidades de
cada momento, por ejemplo las necesidades de luz en exteriores variarn a lo largo del da, de
da no ser necesario y a medida que el nivel de luz natural vaya disminuyendo los
requerimientos de luz artificial aumentarn. Con esto conseguimos un evidente ahorro
energtico, alumbramos cuanto necesitamos, ni ms ni menos.
Figura 3. Ejemplos de iluminacin en vas urbanas.
1.3.2 Contaminacin lumnica.
El segundo aspecto viene de la mano del primero. La iluminacin de edificios tiene un impacto
significativo en el Medio Ambiente, al suponer cerca del 40% de su consumo elctrico. Estudios
elaborados por la Comisin Europea de la Energa indican que existe un importante potencial de
ahorro, entre el 30% y el 50%, y para conseguirlo se tendr que invertir en sistemas de
iluminacin eficientes. Estos sistemas debern encargarse de controlar y regular la luz emitida,
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OBJETIVO DEL PROYECTO
y esto es precisamente el concepto de regulador de flujo. As pues, el ahorro energtico y la
reduccin de la contaminacin lumnica son factores convergentes.
Otro factor negativo ante un nivel excesivo de iluminacin es el deslumbramiento, que se
produce cuando la luminancia de un objeto es mucho mayo que la de su entorno. Es lo que
ocurre cuando miramos directamente una bombilla o cuando vemos el reflejo del sol en el agua.
Figuras 4 y 5. Ejemplos de contaminacin lumnica
1.4 LEGISLACIN VIGENTE.
1.4.1 A nivel espaol:
Segn la Seccin HE 3: Eficiencia energtica de las instalaciones de iluminacin del Cdigo
Tcnico de la Edificacin de Marzo del 2005: Los edificios dispondrn de instalaciones de
iluminacin adecuadas a las necesidades de sus usuarios y, a la vez, eficaces energticamente
disponiendo de un sistema de control que permita ajustar el encendido a la ocupacin real de la
zona, as como de un sistema de regulacin que optimice el aprovechamiento de la luz natural,
en las zonas que renan unas determinadas condiciones.
La maquina adecuada para este tipo de especificaciones es un regulador de flujo luminoso. Se
adjunta en el presente proyecto el Documento Bsico HE 3 del Cdigo Tcnico de la
Edificacin.
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DISEO REGULADOR DE FLUJO LUMINOSO
1.4.2 A nivel europeo:
La Comisin Europea de la Energa present en el ao 2000 un programa destinado a reducir las
emisiones de CO2 y la contaminacin lumnica en la Comunidad Europea, el Programa
Greenlight. El objetivo del programa es la aceleracin en la penetracin de las tecnologas de
eficiencia en iluminacin en sector de edificios tanto pblicos como privados, as como en la
iluminacin exterior en general. Es un programa de carcter voluntario, donde las empresas y
organizaciones, se comprometen a mejorar la iluminacin de sus edificios, donde y cuando la
energa ahorrada justifique la inversin, y a instalar la mejor la tecnologa posible en el mercado
de eficiencia en iluminacin en sus nuevos edificios.
Se puede entender la importancia de desarrollar tcnicas eficientes de iluminacin, entre otras el
regulador de flujo luminoso. Se adjunta en el presente proyecto la documentacin del Programa
Greenlight.
2 TIPO DE APARATO.
2.1 CARACTERSTICAS.
Las directrices bsicas tenidas en cuenta en este proyecto para el diseo y futura realizacin de
un regulador de flujo luminoso son las de un convertidor AC/AC con tecnologa de modulacin
con anchura de pulso.
La idea es la conseguir un regulador trifsico a partir de tres monofsicos de 17 kVA
controlados independientemente mediante placa DSP, que sea capaz de regular en tensin a la
salida en funcin de las necesidades en cada instante con el consiguiente ahorro energtico, que
sea capaz de asumir las subidas y bajadas de tensin de la red, que tenga un sistema de
protecciones para sobretensiones y sobrecorrientes tanto a la entrada como a la salida que
proteja el equipo y las lmparas usadas, y que tenga un sistema de by-pass para que en el caso
de fallo no deban apagarse las mismas. Como aadidos se le pretenden incorporar sensores de
luz, de posicin (GPS) y conexin a Internet para su control.
As mismo se persigue que sea un sistema robusto, de pequeo tamao, y con bajo coste de
fabricacin, lo que implicara un bajo coste de venta y, por tanto, una mayor facilidad y rapidez
para el usuario a la hora de incorporarlo a su equipo de iluminacin bsico.
En este proyecto que nos ocupa se han estudiado diferentes topologas de convertidores AC/AC,
no dando ninguna los resultados esperados, pudiendo decirse, por tanto, que proyecto est
actualmente en desarrollo.
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TIPO DE APARATO
Se incluye un esquema del regulador trifsico donde se puede ver en cada fase un regulador
monofsico y una lmpara.
Vo_f2
Vo_f1
Ia1
Ia2
Ia3
Vo_f3
1.1
1.1
1.1
0.00
467
0.00
467
0.00
467
0.005
0.005
0.005RFL2
e2
ne2
s2
ns2
RFL3e3
ne3
s3
ns3
RFL1
ne1
s1
ns1
e1
Figura 6. Esquema Regulador Trifsico.
Se puede observar el modelo de la red elctrica compuesto por un generador trifsico puramente
inductivo, y cada regulador monofsico y cada lmpara en cada una de las fases. El grueso del
presente documento trata de desarrollar cada uno de los reguladores monofsicos, iguales entre
s, mediante distintas topologas y estrategias de control. Esta idea se desarrolla en el apartado
correspondiente a las simulaciones.
2.2 MODELO DE LA LMPARA.
A continuacin se calcula el modelo fsico de la lmpara empleado en las simulaciones, que
consta de una inductancia y una resistencia en serie.
Datos:
Potencia aparente S = 17 kVA
Cos = 0.6
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DISEO REGULADOR DE FLUJO LUMINOSO
Corriente de salida Io = 100 A (RMS)
Tensin de salida Vo = 175 V (RMS)
Aplicando las frmulas correspondientes:
Z = Vo/Io =1.75
Z = (R2+X2) => 1.752 = R2+(1.333R)2 => R = 1.102
tag = X/R = 1.333 => X = 1.4689 => L = X/2f = 0.00467 H
3 ESTUDIO GENERAL DE LMPARAS
Se incluye un pequeo estudio de los tipos de lmparas existentes en el mercado, con sus
caractersticas bsicas y distintas aplicaciones. Se cree conveniente la inclusin de este apartado
en el proyecto dada la conveniencia del uso de una u otra lmpara en funcin de la actividad
especfica que se quiera realizar.
3.1 DESCRIPCIN GENERAL DE LMPARAS.
Segn la forma en la que una lmpara emite luz, se diferencian los tipos de lmparas que existen
actualmente:
Las lmparas de incandescencia generan luz a partir del fenmeno de termorradiacin.
Funcionan por caldeo de un filamento metlico, que emite luz en funcin de su temperatura. La
principal ventaja es que la alimentacin se logra conectando las lmparas directamente a la red
elctrica. El principal inconveniente es debido a las altas temperaturas a las que el filamento
debe trabajar. Ello hace que la vida til de estas lmparas sea bastante pequea en comparacin
con otro tipo de lmparas.
El segundo tipo fundamental de lmparas son las lmparas de intensidad de descarga. El
funcionamiento bsico consiste en establecer una descarga elctrica en el seno de un gas. Al
excitarse los tomos del gas, se logra la emisin de radiacin electromagntica parte de la cual
es visible (o puede convertirse en visible). Presentan una caracterstica de resistencia negativa
(al aumentar la corriente disminuye la tensin).
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TIPO DE APARATO
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DISEO REGULADOR DE FLUJO LUMINOSO
Figura 7. Funcionamiento de una lmpara de descarga.
Adems, para lograr que la descarga comience, es necesario un valor inicial de tensin en
bornes muy elevado, lo que implica el uso de arrancadores externos.
Las lmparas de descarga de vapor de mercurio a baja presin (tubos fluorescentes), son
lmparas de fotoluminiscencia, es decir, la radiacin electromagntica no visible (ultravioleta)
excita determinados compuestos de flor presentes en la pared del
tubo de la lmpara que emite radiacin visible. Las lmparas de vapor de mercurio de
alta presin, as como las de vapor de sodio, halogenuros metlicos y luz mezcla,
entran dentro de la electroluminiscencia (producida por la accin de un campo elctrico en el
seno de un gas o un slido).
Figura 8. Tipos de lmparas
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ESTUDIO GENERAL DE LMPARAS
3.2 LMPARAS DE DESCARGA.
En funcin del tipo de descarga y del elemento emisor de luz pueden clasificarse las lmparas
de descarga existentes en la actualidad.
Figura 9. Principales partes de una lmpara de descarga.
Figura 10. Balance energtico de una lmpara de descarga.
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DISEO REGULADOR DE FLUJO LUMINOSO
3.2.1 Descarga a Baja Presin.
Las descargas a baja presin emiten una porcin relativamente alta de la energa elctrica
convertida en lneas espectrales de bajos niveles de excitacin, las denominadas lneas de
resonancia. La presin de vapor ptima para las descarga de baja presin eficientes se encuentra
en torno a de 1 Pa. La radiacin de las lneas resonantes decrece debido a la autoabsorcin por
causa del aumento de presiones y al aumento de la carga (densidad de corriente). La baja
presin y la baja densidad de corriente generalmente implican que las dimensiones de los tubos
de descarga deben ser considerables. El tubo de descarga es, por tanto, el elemento que limita la
fabricacin de este tipo de lmparas de descarga.
Las principales lmparas que emplean la descarga a baja presin son la lmpara de vapor de
sodio a baja presin y la lmparas de vapor de mercurio a baja presin (tubos fluorescentes).
3.2.1.1 Lmparas de Vapor de Sodio a Baja Presin.
No todos los elementos son adecuados para generar radiacin por este sistema dentro del
espectro visible. En esta zona del espectro hay dos lneas de resonancia del sodio, las
denominadas lneas D del sodio. La situacin de estas lneas muy cerca del mximo de la curva
de sensibilidad del ojo humano, es muy apropiada para determinadas aplicaciones. El ojo
humano percibe la radiacin electromagntica que recibe con diferentes grados de sensibilidad,
de acuerdo con la longitud de onda de la radiacin. La sensibilidad del ojo humano tiene su
mximo en el centro de la zona visible del espectro electromagntico, en la zona
correspondiente al color verde, y decrece progresivamente hacia los extremos de esta zona,
alcanzando el cero en los extremos (infrarrojo y ultravioleta).
Una desventaja es que el valor ptimo de la presin de vapor de 0.4 Pa, requiere una
temperatura de 260 C para el sodio. La energa empleada en llevar la descarga a esta
temperatura no se transforma en luz. Sin embargo, las lmparas de descarga de sodio a baja
presin actuales pueden llegar a eficacias luminosas superiores a los 200 lm/W.
Un inconveniente de la radiacin emitida por la lmpara de sodio a baja presin es que se trata
de una radiacin monocromtica. Sin embargo ello lleva a que los contrastes se perciban de una
manera mucho ms clara, lo que puede resultar una ventaja en determinadas aplicaciones.
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ESTUDIO GENERAL DE LMPARAS
Figura 11. Lmpara de vapor de Na a baja presin.
Figura 12. Balance energtico de una lmpara de vapor de Na a baja presin.
3.2.1.2 Tubos Fluorescentes.
Las otras nicas lneas de resonancia que han resultado ser prcticas son las del mercurio. Estas
dos lneas, sin embargo, no se encuentran en la zona visible del espectro, sino que se localizan
en la zona del ultravioleta, a longitudes de onda de 185,0 y 253,7 nm. Esta radiacin puede
convertirse en radiacin visible mediante fsforos. Tal conversin no es posible sin prdidas.
Sin embargo, la ventaja radica en que la composicin de la radiacin visible puede ser variada
dependiendo de qu tipos de fsforos, y en qu proporciones, se utilicen. Puesto que la presin
de vapor ptima es de 0,8 Pa para el mercurio, la temperatura correspondiente se tiene a 40 C.
Es decir, apenas se necesita calentamiento. Por tanto, tampoco se tienen excesivos problemas de
estabilizacin.
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DISEO REGULADOR DE FLUJO LUMINOSO
Figura 13. Tubo fluorescente.
Figura 14. Balance energtico de un tubo fluorescente.
3.2.2 Descarga a Alta Presin.
Una segunda posibilidad de obtener una potencia de salida luminosa elevada a partir de energa
elctrica se tiene mediante la descarga a alta presin.
Dentro de la descarga a alta presin existen diferentes tipos de lmparas:
- Lmparas de Vapor de Mercurio a Alta Presin.
- Lmparas de Vapor de Sodio a Alta Presin.
- Lmparas de Halogenuros Metlicos.
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ESTUDIO GENERAL DE LMPARAS
3.2.2.1 Lmparas de Vapor de Mercurio a Alta Presin.
La eficacia luminosa en una lmpara de mercurio a 0,8 Pa (presin ptima en la lmpara de
mercurio a baja presin), no es superior a 7 lm/W. Sin entrar en muchos detalles, puede decirse
que la eficacia luminosa aumenta, aunque todava es relativamente baja, hasta presiones del
orden de 400 Pa. Slo entonces la eficacia luminosa aumenta apreciablemente, alcanzando los
45 lm/W a 105 Pa (1 atm) y 65 lm/W a 107 Pa (100 atm).
Este acusado aumento se debe a la excitacin de los tomos a niveles energticos superiores,
apareciendo lneas espectrales dispersas en la parte visible del espectro. Se tiene adems cierta
componente de radiacin continua. La temperatura requerida para mantener la alta presin
inevitablemente empeora la eficacia de la descarga y usualmente se llevar a cabo con la ayuda
de una ampolla exterior alrededor del tubo de descarga.
El rendimiento de color puede mejorarse en las descargas a alta presin mediante fsforos. La
radiacin ultravioleta generada por la descarga puede, de este modo, convertirse en luz visible,
preferiblemente en la zona del rojo, para compensar la falta de estas longitudes de onda en la
descarga. Sin embargo, el rendimiento de color no es adecuado todava para muchas
aplicaciones.
Figura 15. Lmpara de vapor de Hg a alta presin.
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DISEO REGULADOR DE FLUJO LUMINOSO
Figura 16. Balance energtico de una lmpara de vapor de Hg a alta presin.
3.2.2.2 Lmparas de Halogenuros Metlicos.
Este pobre rendimiento de color de las lmparas de descarga en mercurio a alta presin puede
mejorarse si se aaden otros elementos. Durante muchos aos fue imposible encontrar
materiales para los tubos de descarga capaces de soportar las condiciones de temperatura y
presin necesarias; generalmente se obtenan sistemas que presentaban una degradacin muy
importante tras pocos miles de horas de funcionamiento. Tras descubrirse que los compuestos
de halogenuros pueden generar espectros que pueden utilizarse para aplicaciones muy amplias,
comenz una investigacin ms seria en torno al desarrollo de estas fuentes de luz. El resultado
son las lmparas de halogenuros metlicos. La eficacia luminosa de lmparas de este tipo puede
alcanzar valores superiores a 100 lm/W, combinados con muy buenas propiedades de color. Son
estas excelentes cualidades cromticas las que hacen imprescindibles estas lmparas cuando se
trata de obtener grandes niveles de luz con gran reproduccin cromtica (espectculos
deportivos, iluminacin de monumentos, transmisin por TV, etc.).
Las lmparas de halogenuros metlicos son la evolucin tecnolgica de las lmparas de vapor
de mercurio a alta presin. Dentro del tubo de descarga, se han aadido al mercurio una serie de
aditivos metlicos, generalmente en forma de yoduros, de manera que las lneas espectrales de
emisin de estos metales cubran las zonas apropiadas del espectro visible. De esta manera se
logra mejorar la eficiencia luminosa, el rendimiento de color o ambas caractersticas
simultneamente.
Estos halogenuros metlicos se disocian en el arco de descarga (con una temperatura en torno a
los 6000 C). Son los tomos metlicos excitados los que, mediante sus lneas de emisin
caractersticas, producen la luz adecuada. Las lmparas de halogenuros metlicos apenas
generan luz ultravioleta, por lo cual sus ampollas exteriores no estn cubiertas de sustancias
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ESTUDIO GENERAL DE LMPARAS
fluorescentes. Sin embargo, en algunos casos se aade una capa externa difusora a fin de reducir
la luminancia de la lmpara.
Figura 17. Lmpara de halogenuros metlicos.
3.2.2.2.1 Caractersticas de Funcionamiento.
- Encendido
El inicio de la descarga, debido a la presencia de estos halogenuros, requiere el empleo de
tensiones de cebado muy elevadas (entre 1,5 y 5 kV). Generalmente se consiguen mediante un
arrancador electrnico. El periodo de calentamiento puede durar desde 3-5 minutos hasta, en
algunos tipos de lmparas, 10 minutos.
- Reencendido
El reencendido requiere, en general, un tiempo de espera de varios minutos, para que la lmpara
retorne a las condiciones de presin adecuadas. Algunos tipos de lmpara, sin embargo,
permiten el reencendido inmediato en caliente mediante arrancadores especiales que
proporcionan unas tensiones de cebado de entre 35 y 60 kV.
- Estabilizacin de la Descarga
En razn de su alta temperatura de funcionamiento, las lmparas de halogenuros concentran el
arco de manera muy notable en el eje del tubo de descarga, de manera que es un arco menos
estable que las dems lmparas de descarga. El tubo de descarga es, por tanto, menor que los de
otro tipo de lmparas para la misma potencia nominal.
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DISEO REGULADOR DE FLUJO LUMINOSO
- Duracin
Es funcin, en general, de la potencia nominal de las lmparas. Las de pequea potencia
presentan una vida media cercana a las 10.000 horas. Las de gran potencia pueden oscilar entre
unas 2.000 y unas 6.000 horas.
3.2.2.2.2 Ventajas e Inconvenientes.
Las principales ventajas de este tipo de lmparas son su alta eficacia luminosa y el buen
rendimiento de color. Esto las hace adecuadas para alcanzar ptimos niveles de iluminacin,
tanto en aplicaciones de interior como de exterior. Son aptas especialmente para aplicaciones de
ocio, donde el color es un factor decisivo. Por otra parte, su espectro luminoso se adapta a la
perfeccin a la TV en color, por lo que su uso es preferente en retransmisiones de este tipo.
Adems, debido a sus reducidas dimensiones, facilitan su adaptabilidad a sistemas de
iluminacin del sector comercial. Sin embargo, estas lmparas presentan una serie de
inconvenientes fundamentales.
En primer lugar, la duracin es menor que la de otras lmparas de descarga. El precio es ms
elevado que el de otro tipo de lmparas, por lo que su uso se limita, en general, a aplicaciones en
las que el rendimiento de color es prioritario.
No obstante, la principal desventaja tiene que ver con la estabilidad de la descarga. Mediante
balasto convencional de frecuencia de red, el arco presenta cierta inestabilidad ante
fluctuaciones de la tensin de alimentacin. Cuando la lmpara es alimentada en alta frecuencia,
se produce el fenmeno de resonancias acsticas. Este fenmeno es mucho ms notable en
lmparas de bajas potencias (35W, 70W y 125W). Adems, a lo largo de la vida de la lmpara
el rendimiento de color y la eficacia luminosa empeoran sensiblemente.
3.2.2.3 Lmparas de Vapor de Sodio a Alta Presin.
Tambin en la descarga a travs del sodio se mejoran las caractersticas al aumentar la presin.
Las lneas de resonancia del sodio resultan enormemente ensanchadas. Ello redunda en una
mejora visible de la apariencia de color y del rendimiento de color, desafortunadamente, en
detrimento de la eficacia luminosa. De todos modos, a una presin de 1.5104 Pa, la eficacia es
del orden de 120 lm/W.
La descarga en el sodio a alta presin presenta las siguientes diferencias fundamentales frente a
la descarga en sodio a baja presin.
25
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ESTUDIO GENERAL DE LMPARAS
- Contraccin intensa del arco, en el eje del tubo, con un alto gradiente de temperatura entre el
arco (unos 4000 C) y la pared del tubo (unos 1500C).
- Espectro de emisin de bandas ampliadas. No existe prcticamente emisin ultravioleta.
Mediante aditivos como el xenn, se consigue reducir la longitud del arco, con un aumento de
su temperatura, emisin y eficacia luminosa. Por tanto, El tubo de descarga de este tipo de
lmparas presenta un tamao pequeo.
Figura 18. Lmpara de vapor de Na a alta presin.
Figura 19. Balance energtico de una lmpara de vapor de Na a alta presin.
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DISEO REGULADOR DE FLUJO LUMINOSO
3.2.2.3.1 Caractersticas de Funcionamiento.
- Encendido
El mtodo ms comn consiste en el empleo de arrancadores electrnicos. La tensin de cebado
es menor en general que la de lmparas de halogenuros metlicos (entre 2 y 4 kV).
El calentamiento dura entre 5 y 10 minutos (si bien a los 4 minutos ya se emite el 80% del flujo
nominal).
- Reencendido
Al contrario que en el caso de halogenuros metlicos, el tiempo de espera en las lmparas de
sodio a alta presin es muy breve (en torno a 1 minuto). En este perodo la presin retorna a las
condiciones iniciales, con lo que es posible arrancar de nuevo la lmpara. Sin embargo, existen
arrancadores especiales que permiten el reencendido en caliente de la lmpara (30-60 kV).
- Vida Media
Se establece generalmente en unas 20.000-25.000 horas, siendo del orden del doble de la de las
lmparas de halogenuros metlicos.
3.2.2.3.2 Ventajas e Inconvenientes.
Las principales ventajas de estas lmparas son su alta eficacia luminosa, el adecuado
rendimiento de color, las elevadas vidas media y til, y el precio moderado.
Todo esto las convierte en la fuente de luz ms eficaz para un gran nmero de aplicaciones.
El principal inconveniente se deriva de los valores de reproduccin cromtica, inferiores a los
de las lmparas de halogenuros metlicos. Presenta una apariencia de color clida, que tiene un
rechazo psicolgico cuando se trata de ofrecer muy altos niveles de iluminacin.
Al ser alimentadas a alta frecuencia, aparece tambin el fenmeno de resonancias acsticas,
aunque en menor grado que para lmparas de la misma potencia de halogenuros metlicos. Ello
es debido a que el tubo de descarga presenta un tamao relativamente reducido, con una
temperatura de descarga elevada.
3.2.3 Balance de Potencia en Lmparas de Descarga y conclusiones.
Uno de los aspectos ms importantes en la generacin de la luz es la eficacia luminosa de la
lmpara de descarga. Esta eficacia se define como la relacin entre el flujo luminoso de una
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ESTUDIO GENERAL DE LMPARAS
fuente de luz (en lmenes, lm), y la potencia suministrada a la misma fuente (en vatios, W). Se
expresa, por tanto, en lm W-1.
La eficiencia luminosa de una fuente de luz depende de dos factores: del porcentaje de la
potencia elctrica que se convierte en radiacin visible y de la distribucin espectral de esa
energa relativa a la curva de sensibilidad del ojo humano.
Las lmparas de alta intensidad de descarga son, de entre todas las fuentes de luz artificial, las
ms utilizadas en aplicaciones de iluminacin industrial y de exteriores, alumbrado pblico,
espectculos deportivos, aeropuertos y puertos martimos, etc. Combinan una alta potencia de
luz emitida con un buen rendimiento. Ms an, la tendencia actual de utilizacin de este tipo de
lmparas es la del empleo de las mismas en aplicaciones de menor potencia con alta exigencia
en cuanto a calidad de la luz emitida (alumbrado de escaparates, comercios, restaurantes, etc.).
4 ESTUDIO SOBRE ILUMINACIN.
4.1 ILUMINACIN INTERIOR.
La determinacin de los niveles de iluminacin adecuados para una instalacin no es un trabajo
sencillo. Hay que tener en cuenta que los valores recomendados para cada tarea y entorno son
fruto de estudios sobre valoraciones subjetivas de los usuarios (comodidad visual,
agradabilidad, rendimiento visual...). El usuario estndar no existe y por tanto, una misma
instalacin puede producir diferentes impresiones a distintas personas. En estas sensaciones
influirn muchos factores como los estticos, los psicolgicos, el nivel de iluminacin...
Como principales aspectos a considerar trataremos:
El deslumbramiento
Lmparas y luminarias
El color
Sistemas de alumbrado
Mtodos de alumbrado
Niveles de iluminacin
Depreciacin de eficiencia luminosa y mantenimiento
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DISEO REGULADOR DE FLUJO LUMINOSO
4.1.1 Deslumbramiento.
El deslumbramiento es una sensacin molesta que se produce cuando la luminancia de un objeto
es mucho mayor que la de su entorno. Es lo que ocurre cuando miramos directamente una
bombilla o cuando vemos el reflejo del sol en el agua. Existen dos formas de deslumbramiento,
el perturbador y el molesto. El primero consiste en la aparicin de un velo luminoso que
provoca una visin borrosa, sin nitidez y con poco contraste, que desaparece al cesar su causa;
un ejemplo muy claro lo tenemos cuando conduciendo de noche se nos cruza un coche con las
luces largas. El segundo consiste en una sensacin molesta provocada porque la luz que llega a
nuestros ojos es demasiado intensa produciendo fatiga visual. Esta es la principal causa de
deslumbramiento en interiores. Pueden producirse deslumbramientos de dos maneras. La
primera es por observacin directa de las fuentes de luz; por ejemplo, ver directamente las
luminarias. Y la segunda es por observacin indirecta o reflejada de las fuentes como ocurre
cuando las vemos reflejada en alguna superficie (una mesa, un mueble, un cristal, un espejo...).
Estas situaciones son muy molestas para los usuarios y deben evitarse. Entre las medidas que
podemos adoptar tenemos ocultar las fuentes de luz del campo de visin usando rejillas o
pantallas, utilizar recubrimientos o acabados mates en paredes, techos, suelos y muebles para
evitar los reflejos, evitar fuertes contrastes de luminancias entre la tarea visual y el fondo y/o
cuidar la posicin de las luminarias respecto a los usuarios para que no caigan dentro de su
campo de visin.
4.1.2 Lmparas y luminarias
Las lmparas empleadas en iluminacin de interiores abarcan casi todos los tipos existentes en
el mercado (incandescentes, halgenas, fluorescentes, etc.). Las lmparas escogidas, por lo
tanto, sern aquellas cuyas caractersticas (fotomtricas, cromticas, consumo energtico,
economa de instalacin y mantenimiento, etc.) mejor se adapte a las necesidades y
caractersticas de cada instalacin (nivel de iluminacin, dimensiones del local, mbito de uso,
potencia de la instalacin...).
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ESTUDIO DE DIFERENTES TOPOLOGAS
Tipos de lmparas ms utilizados
Domstico Incandescente
Fluorescente
Halgenas de baja potencia
Fluorescentes compactas
Oficinas Alumbrado general: fluorescentes
Alumbrado localizado: incandescentes y halgenas de baja tensin
Comercial
(Depende de las
dimensiones y
caractersticas del
comercio)
Incandescentes
Halgenas
Fluorescentes
Grandes superficies con techos altos: mercurio a alta presin y halogenuros metlicos
Industrial Todos los tipos
Luminarias situadas a baja altura ( 6 m): fluorescentes
Luminarias situadas a gran altura (>6 m): lmparas de descarga a alta presin montadas en proyectores
Alumbrado localizado: incandescentes Luminarias situadas a baja altura: fluorescentes
Luminarias situadas a gran altura: lmparas de vapor de mercurio a alta presin, halogenuros metlicos y vapor de sodio a alta presin
Tabla 1. Tipos de lmparas segn usos.
Las luminarias para lmparas incandescentes tienen su mbito de aplicacin bsico en la
iluminacin domstica. Por lo tanto, predomina la esttica sobre la eficiencia luminosa. Slo en
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DISEO REGULADOR DE FLUJO LUMINOSO
aplicaciones comerciales o en luminarias para iluminacin suplementaria se buscar un
compromiso entre ambas funciones. Son aparatos que necesitan apantallamiento pues el
filamento de estas lmparas tiene una luminancia muy elevada y pueden producir
deslumbramientos. En segundo lugar tenemos las luminarias para lmparas fluorescentes. Se
utilizan mucho en oficinas, comercios, centros educativos, almacenes, industrias con techos
bajos, etc. por su economa y eficiencia luminosa. As pues, nos encontramos con una gran
variedad de modelos que van de los ms simples a los ms sofisticados con sistemas de
orientacin de la luz y apantallamiento (modelos con rejillas cuadradas o transversales y
modelos con difusores). Por ltimo tenemos las luminarias para lmparas de descarga a alta
presin. Estas se utilizan principalmente para colgar a gran altura (industrias y grandes naves
con techos altos) o en iluminacin de pabellones deportivos, aunque tambin hay modelos para
pequeas alturas. En el primer caso se utilizan las luminarias intensivas y los proyectores y en el
segundo las extensivas.
4.1.3 El color.
Para hacernos una idea de como afecta la luz al color consideremos una habitacin de paredes
blancas con muebles de madera de tono claro. Si la iluminamos con lmparas incandescentes,
ricas en radiaciones en la zona roja del espectro, se acentuarn los tonos marrones de los
muebles y las paredes tendrn un tono amarillento. En conjunto tendr un aspecto clido muy
agradable. Ahora bien, si iluminamos el mismo cuarto con lmparas fluorescentes normales,
ricas en radiaciones en la zona azul del espectro, se acentuarn los tonos verdes y azules de
muebles y paredes dndole un aspecto fro a la sala. En este sencillo ejemplo hemos podido ver
cmo afecta el color de las lmparas (su apariencia en color) a la reproduccin de los colores de
los objetos (el rendimiento en color de las lmparas).
La apariencia en color de las lmparas viene determinada por su temperatura de color
correlacionada. Se definen tres grados de apariencia segn la tonalidad de la luz: luz fra para
las que tienen un tono blanco azulado, luz neutra para las que dan luz blanca y luz clida para
las que tienen un tono blanco rojizo.
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ESTUDIO DE DIFERENTES TOPOLOGAS
Temperatura de color
correlacionada
Apariencia de
color
Tc> 5.000 K Fra
3.300 Tc 5.000 K Intermedia
Tc< 3.300 K Clida
Tabla 2. Temperatura de color y apariencia.
A pesar de esto, la apariencia en color no basta para determinar qu sensaciones producir una
instalacin a los usuarios. Por ejemplo, es posible hacer que una instalacin con fluorescentes
llegue a resultar agradable y una con lmparas clidas desagradable aumentando el nivel de
iluminacin de la sala. El valor de la iluminancia determinar conjuntamente con la apariencia
en color de las lmparas el aspecto final.
Apariencia del color de la luz Iluminancia (lux)
Clida Intermedia Fra
E 500
500 < E < 1.000
1.000 < E < 2.000
2.000 < E < 3.000
E 3.000
agradable
estimulante
no natural
neutra
agradable
estimulante
fra
neutra
agradable
Tabla 3. Iluminancia y apariencia.
El rendimiento en color de las lmparas es una medida de la calidad de reproduccin de los
colores. Se mide con el ndice de Rendimiento del Color (IRC o Ra) que compara la
reproduccin de una muestra normalizada de colores iluminada con una lmpara con la misma
muestra iluminada con una fuente de luz de referencia. Mientras ms alto sea este valor mejor
ser la reproduccin del color, aunque a costa de sacrificar la eficiencia y consumo energticos.
La Comisin Internacional de Iluminacin (CIE) ha propuesto un sistema de clasificacin de las
lmparas en cuatro grupos segn el valor del IRC.
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DISEO REGULADOR DE FLUJO LUMINOSO
Tabla 4. Apariencia de color y rendimiento en color (CIE)
Grupo de
rendimiento
en color
ndice de rendimiento en
color (IRC)
Apariencia
de color
Aplicaciones
Fra Industria textil,
fbricas de pinturas,
talleres de imprenta
Intermedia Escaparates, tiendas,
hospitales
1 IRC 85
Clida Hogares, hoteles,
restaurantes
Fra Oficinas, escuelas,
grandes almacenes,
industrias de precisin
(en climas clidos)
Intermedia Oficinas, escuelas,
grandes almacenes,
industrias de precisin
(en climas templados)
2 70 IRC < 85
Clida Oficinas, escuelas,
grandes almacenes,
ambientes industriales
crticos (en climas
fros)
3 Lmparas con IRC
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ESTUDIO DE DIFERENTES TOPOLOGAS
Ahora que ya conocemos la importancia de las lmparas en la reproduccin de los colores de
una instalacin, nos queda ver otro aspecto no menos importante: la eleccin del color de
suelos, paredes, techos y muebles. Aunque la eleccin del color de estos elementos viene
condicionada por aspectos estticos y culturales bsicamente, hay que tener en cuenta la
repercusin que tiene el resultado final en el estado anmico de las personas.
Figura 20. Influencia del color en el ambiente
Los tonos fros producen una sensacin de tristeza y reduccin del espacio, aunque tambin
pueden causar una impresin de frescor que los hace muy adecuados para la decoracin en
climas clidos. Los tonos clidos son todo lo contrario. Se asocian a sensaciones de exaltacin,
alegra y amplitud del espacio y dan un aspecto acogedor al ambiente que los convierte en los
preferidos para los climas clidos. De todas maneras, a menudo la presencia de elementos fros
(bien sea la luz de las lmparas o el color de los objetos) en un ambiente clido o viceversa
ayudarn a hacer ms agradable y/o neutro el resultado final.
4.1.4 Sistemas de alumbrado.
Cuando una lmpara se enciende, el flujo emitido puede llegar a los objetos de la sala
directamente o indirectamente por reflexin en paredes y techo. La cantidad de luz que llega
directa o indirectamente determina los diferentes sistemas de iluminacin con sus ventajas e
inconvenientes.
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DISEO REGULADOR DE FLUJO LUMINOSO
Luz directa
Luz indirecta
proveniente del techo
Luz indirecta
proveniente de las
paredes
Figura 21. Formas de iluminacin.
La iluminacin directa se produce cuando todo el flujo de las lmparas va dirigido hacia el
suelo. Es el sistema ms econmico de iluminacin y el que ofrece mayor rendimiento
luminoso. Por contra, el riesgo de deslumbramiento directo es muy alto y produce sombras
duras poco agradables para la vista. Se consigue utilizando luminarias directas.
En la iluminacin semidirecta la mayor parte del flujo luminoso se dirige hacia el suelo y el
resto es reflejada en techo y paredes. En este caso, las sombras son ms suaves y el
deslumbramiento menor que el anterior. Slo es recomendable para techos que no sean muy
altos y sin claraboyas puesto que la luz dirigida hacia el techo se perdera por ellas. Si el flujo se
reparte al cincuenta por ciento entre procedencia directa e indirecta hablamos de iluminacin
difusa. El riesgo de deslumbramiento es bajo y no hay sombras, lo que le da un aspecto
montono a la sala y sin relieve a los objetos iluminados. Para evitar las prdidas por absorcin
de la luz en techo y paredes es recomendable pintarlas con colores claros o mejor blancos.
Cuando la mayor parte del flujo proviene del techo y paredes tenemos la iluminacin
semiindirecta. Debido a esto, las prdidas de flujo por absorcin son elevadas y los consumos de
potencia elctrica tambin, lo que hace imprescindible pintar con tonos claros o blancos. Por
contra la luz es de buena calidad, produce muy pocos deslumbramientos y con sombras suaves
que dan relieve a los objetos. Por ltimo tenemos el caso de la iluminacin indirecta cuando casi
toda la luz va al techo. Es la ms parecida a la luz natural pero es una solucin muy cara puesto
que las prdidas por absorcin son muy elevadas. Por ello es imprescindible usar pinturas de
colores blancos con reflectancias elevadas.
35
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ESTUDIO DE DIFERENTES TOPOLOGAS
4.1.5 Mtodos de alumbrado.
Los mtodos de alumbrado nos indican cmo se reparte la luz en las zonas iluminadas. Segn el
grado de uniformidad deseado, distinguiremos tres casos: alumbrado general, alumbrado general
localizado y alumbrado localizado.
Alumbrado general Alumbrado general localizado Alumbrado localizado
Figura 22. Mtodos de alumbrado.
El alumbrado general proporciona una iluminacin uniforme sobre toda el rea iluminada. Es un
mtodo de iluminacin muy extendido y se usa habitualmente en oficinas, centros de enseanza,
fbricas, comercios, etc. Se consigue distribuyendo las luminarias de forma regular por todo el
techo del local.
Figura 23. Ejemplos de distribucin de luminarias en alumbrado general.
El alumbrado general localizado proporciona una distribucin no uniforme de la luz de manera
que esta se concentra sobre las reas de trabajo. El resto del local, formado principalmente por
las zonas de paso se ilumina con una luz ms tenue. Se consiguen as importantes ahorros
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DISEO REGULADOR DE FLUJO LUMINOSO
energticos puesto que la luz se concentra all donde hace falta. Claro que esto presenta algunos
inconvenientes respecto al alumbrado general. En primer lugar, si la diferencia de luminancias
entre las zonas de trabajo y las de paso es muy grande se puede producir deslumbramiento
molesto. El otro inconveniente es qu pasa si se cambian de sitio con frecuencia los puestos de
trabajo; es evidente que si no podemos mover las luminarias tendremos un serio problema.
Podemos conseguir este alumbrado concentrando las luminarias sobre las zonas de trabajo. Una
alternativa es apagar selectivamente las luminarias en una instalacin de alumbrado general.
Empleamos el alumbrado localizado cuando necesitamos una iluminacin suplementaria cerca
de la tarea visual para realizar un trabajo concreto. El ejemplo tpico seran las lmparas de
escritorio. Recurriremos a este mtodo siempre que el nivel de iluminacin requerido sea
superior a 1000 lux., haya obstculos que tapen la luz proveniente del alumbrado general,
cuando no sea necesaria permanentemente o para personas con problemas visuales. Un aspecto
que hay que cuidar cuando se emplean este mtodo es que la relacin entre las luminancias de la
tarea visual y el fondo no sea muy elevada pues en caso contrario se podra producir
deslumbramiento molesto.
Figura 24. Relacin entre el alumbrado general y el localizado.
4.1.6 Niveles de iluminacin recomendados.
Los niveles de iluminacin recomendados para un local dependen de las actividades que se
vayan a realizar en l. En general podemos distinguir entre tareas con requerimientos luminosos
mnimos, normales o exigentes. En el primer caso estaran las zonas de paso (pasillos,
vestbulos, etc.) o los locales poco utilizados (almacenes, cuartos de maquinaria...) con
iluminancias entre 50 y 200 lx. En el segundo caso tenemos las zonas de trabajo y otros locales
de uso frecuente con iluminancias entre 200 y 1000 lx. Por ltimo estn los lugares donde son
necesarios niveles de iluminacin muy elevados (ms de 1000 lx) porque se realizan tareas
visuales con un grado elevado de detalle que se puede conseguir con iluminacin local.
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ESTUDIO DE DIFERENTES TOPOLOGAS
Iluminancia media en servicio
(lux)
Tareas y clases de local
Mnimo Recomendado ptimo
Zonas generales de edificios
Zonas de circulacin, pasillos 50 100 150
Escaleras, escaleras mviles, roperos, lavabos,
almacenes y archivos
100 150 200
Centros docentes
Aulas, laboratorios 300 400 500
Bibliotecas, salas de estudio 300 500 750
Oficinas
Oficinas normales, mecanografiado, salas de proceso
de datos,
salas de conferencias
450 500 750
Grandes oficinas, salas de delineacin,
CAD/CAM/CAE
500 750 1000
Comercios
Comercio tradicional 300 500 750
Grandes superficies, supermercados, salones de
muestras
500 750 1000
Industria (en general)
Trabajos con requerimientos visuales limitados 200 300 500
Trabajos con requerimientos visuales normales 500 750 1000
Trabajos con requerimientos visuales especiales 1000 1500 2000
Viviendas
Dormitorios 100 150 200
Cuartos de aseo 100 150 200
Cuartos de estar 200 300 500
Cocinas 100 150 200
Cuartos de trabajo o estudio 300 500 750
Tabla 5. Iluminancias recomendadas segn la actividad y el tipo de local.
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DISEO REGULADOR DE FLUJO LUMINOSO
En la tabla anterior tenemos un cuadro simplificado de los niveles de iluminancia en funcin del
tipo de tareas a realizar en el local.
4.1.7 Depreciacin de la eficiencia luminosa y mantenimiento.
El paso del tiempo provoca sobre las instalaciones de alumbrado una disminucin progresiva en
los niveles de iluminancia. Las causas de este problema se manifiestan de dos maneras. Por un
lado tenemos el ensuciamiento de lmparas, luminarias y superficies donde se va depositando el
polvo. Y por otro tenemos la depreciacin del flujo de las lmparas.
En el primer caso la solucin pasa por una limpieza peridica de lmparas y luminarias. Y en el
segundo por establecer un programa de sustitucin de las lmparas. Aunque a menudo se
recurre a esperar a que fallen para cambiarlas, es recomendable hacer la sustitucin por grupos o
de toda la instalacin a la vez segn un programa de mantenimiento. De esta manera
aseguraremos que los niveles de iluminancia real se mantengan dentro de los valores de diseo
de la instalacin.
4.2 ILUMINACIN EXTERIOR.
4.2.1 Alumbrado vas pblicas.
Contrariamente a lo que se pueda pensar, detrs de los clculos y recomendaciones sobre
alumbrado de vas pblicas existe un importante desarrollo terico sobre diferentes temas
(pavimentos, deslumbramiento, confort visual, etc.). A continuacin desarrollamos nociones de
algunos de ellos para una mejor comprensin.
4.2.1.1 Iluminancia.
La iluminancia indica la cantidad de luz que llega a una superficie y se define como el flujo
luminoso recibido por unidad de superficie:
39
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ESTUDIO DE DIFERENTES TOPOLOGAS
Si la expresamos en funcin de la intensidad luminosa nos queda como:
Figura 25. Iluminancia.
donde I es la intensidad recibida por el punto P en la direccin definida por el par de ngulos
(C, ) y h la altura del foco luminoso. Si el punto est iluminado por ms de una lmpara, la
iluminancia total recibida es entonces:
4.2.1.2 Luminancia.
La luminancia, por contra, es una medida de la luz que llega a los ojos procedente de los objetos
y es la responsable de excitar la retina provocando la visin. Esta luz proviene de la reflexin
que sufre la iluminancia cuando incide sobre los cuerpos. Se puede definir, pues, como la
porcin de intensidad luminosa por unidad de superficie que es reflejada por la calzada en
direccin al ojo.
40
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DISEO REGULADOR DE FLUJO LUMINOSO
L = q( , ) EH
Figura 26. Luminancia.
donde q es el coeficiente de luminancia en el punto P que depende bsicamente del ngulo de
incidencia y del ngulo entre el plano de incidencia y el de observacin . El efecto del
ngulo de observacin es despreciable para la mayora de conductores (automovilistas con
campo visual entre 60 y 160 m por delante y una altura de 1,5 m sobre el suelo) y no se tiene en
cuenta. As pues, nos queda:
Por comodidad de clculo, se define el trmino:
Quedando finalmente:
Y si el punto est iluminado por ms de una lmpara, resulta:
41
-
ESTUDIO DE DIFERENTES TOPOLOGAS
Los valores de r( , ) se encuentran tabulados o incorporados a programas de clculo y
dependen de las caractersticas de los pavimentos utilizados en la va.
4.2.1.3 Criterios de calidad.
Para determinar si una instalacin es adecuada y cumple con todos los requisitos de seguridad y
visibilidad necesarios se establecen una serie de parmetros que sirven como criterios de
calidad. Son la luminancia media (Lm, LAV), los coeficientes de uniformidad (U0, UL), el
deslumbramiento (TI y G) y el coeficiente de iluminacin de los alrededores (SR).
4.2.1.3.1 Coeficientes de uniformidad.
Como criterios de calidad y evaluacin de la uniformidad de la iluminacin en la va se analizan
el rendimiento visual en trminos del coeficiente global de uniformidad U0 y la comodidad
visual mediante el coeficiente longitudinal de uniformidad UL (medido a lo largo de la lnea
central).
U0 = Lmin / Lm UL = Lmin / Lmax
4.2.1.3.2 Deslumbramiento.
El deslumbramiento producido por las farolas o los reflejos en la calzada, es un problema
considerable por sus posibles repercusiones. En s mismo, no es ms que una sensacin molesta
que dificulta la visin pudiendo, en casos extremos, llegar a provocar ceguera transitoria. Se
hace necesario, por tanto, cuantificar este fenmeno y establecer unos criterios de calidad que
eviten estas situaciones peligrosas para los usuarios. Se llama deslumbramiento molesto a
aquella sensacin desagradable que sufrimos cuando la luz que llega a nuestros ojos es
demasiado intensa. Este fenmeno se evala de acuerdo a una escala numrica, obtenida de
estudios estadsticos, que va del deslumbramiento insoportable al inapreciable.
42
http://edison.upc.es/curs/llum/exterior/pavim.htmlhttp://edison.upc.es/curs/llum/exterior/vias_p.html#coefs#coefs
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DISEO REGULADOR DE FLUJO LUMINOSO
G Deslumbramiento Evaluacin del alumbrado
1 Insoportable Malo
3 Molesto Inadecuado
5 Admisible Regular
7 Satisfactorio Bueno
9 Inapreciable Excelente
Tabla 6. Deslumbramiento.
Donde la frmula de G se calcula a partir de caractersticas de la luminaria y la instalacin.
Actualmente no se utiliza mucho porque se considera que siempre que no se excedan los lmites
del deslumbramiento perturbador este est bajo control. El deslumbramiento perturbador se
produce por la aparicin de un velo luminoso que provoca una visin borrosa, sin nitidez y con
poco contraste, que desaparece al cesar su causa. No obstante, este fenmeno no lleva
necesariamente asociado una sensacin incmoda como el deslumbramiento molesto. Para
evaluar la prdida de visin se utiliza el criterio del incremento de umbral (TI) expresado en
tanto por ciento:
donde Lv es la luminancia de velo equivalente y Lm es la luminancia media de la calzada.
4.2.1.3.3 Coeficiente de iluminacin en los alrededores.
El coeficiente de iluminacin en los alrededores (Sourround Ratio, SR) es una medida de la
iluminacin en las zonas limtrofes de la va. De esta manera se asegura que los objetos,
vehculos o peatones que se encuentren all sean visibles para los conductores. El SR se obtiene
calculando la iluminancia media de una franja de 5 m de ancho a cada lado de la calzada.
Figura 27. Ejemplo de calzada para el clculo del SR.
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http://edison.upc.es/curs/llum/exterior/dmoles.htmlhttp://edison.upc.es/curs/llum/exterior/dpertu.html
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ESTUDIO DE DIFERENTES TOPOLOGAS
4.2.1.3.4 Lmparas y luminarias.
Las lmparas son los aparatos encargados de generar la luz. En la actualidad, en alumbrado
pblico se utilizan las lmparas de descarga frente a las lmparas incandescentes por sus
mejores prestaciones y mayor ahorro energtico y econmico. Concretamente, se emplean las
lmparas de vapor de mercurio a alta presin y las de vapor de sodio a baja y alta presin. Las
luminarias, por contra, son aparatos destinados a alojar, soportar y proteger la lmpara y sus
elementos auxiliares adems de concentrar y dirigir el flujo luminoso de esta. Para ello, adoptan
diversas formas aunque en alumbrado pblico predominan las de flujo asimtrico con las que se
consigue una mayor superficie iluminada sobre la calzada. Las podemos encontrar montadas
sobre postes, columnas o suspendidas sobre cables transversales a la calzada, en catenarias
colgadas a lo largo de la va o como proyectores en plazas y cruces.
Antiguamente las luminarias se clasificaban segn las denominaciones cut-off, semi cut-off y
non cut-off.
Mximo valor permitido de la intensidad
emitida para un ngulo de elevacin
80 90
Direccin de la
intensidad mxima
Cut-off 30 cd /1000 lm 10 cd /1000 lm 65
Semi
cut-off
100 cd /1000 lm 50 cd /1000 lm 75
Non
cut-off
> 100 cd /1000 lm > 50 cd /1000 lm 90
Tabla 7. Clasificacin para luminarias de alumbrado pblico (CIE 1965)
En la actualidad, las luminarias se clasifican segn tres parmetros (alcance, dispersin y
control) que dependen de sus caractersticas fotomtricas. Los dos primeros nos informan sobre
la distancia en que es capaz de iluminar la luminaria en las direcciones longitudinal y
transversal respectivamente. Mientras, el control nos da una idea sobre el deslumbramiento que
produce la luminaria a los usuarios. El alcance es la distancia, determinada por el ngulo ,
en que la luminaria es capaz de iluminar la calzada en direccin longitudinal. Este ngulo se
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DISEO REGULADOR DE FLUJO LUMINOSO
calcula como el valor medio entre los dos ngulos correspondientes al 90% de IMAX que
corresponden al plano donde la luminaria presenta el mximo de la intensidad luminosa.
Alcance longitudinal
Alcance corto <
60
Alcance
intermedio
60
70
Alcance largo >
70
Figura 28. Alcance.
La dispersin es la distancia, determinada por el ngulo , en que es capaz de iluminar la
luminaria en direccin transversal a la calzada. Se define como la recta tangente a la curva
isocandela del 90% de IMAX proyectada sobre la calzada, que es paralela al eje de esta y se
encuentra ms alejada de la luminaria.
Dispersin transversal
Dispersin
estrecha
< 45
Dispersin media 45
55
Dispersin ancha > 55
Figura 29. Dispersin.
45
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ESTUDIO DE DIFERENTES TOPOLOGAS
Tanto el alcance como la dispersin pueden calcularse grficamente a partir del diagrama
isocandela relativo en proyeccin azimutal.
Alcance y dispersin de una
luminaria Mtodo grfico para calcular el alcance y la dispersin
Figura 30. Alcance y dispersin. Mtodo grfico.
Por ltimo, el control nos da una idea de la capacidad de la luminaria para limitar el
deslumbramiento que produce.
Control
limitado
SLI < 2
Control medio 2 SLI
4
Control intenso SLI > 4
Tabla 8. Control.
Donde la frmula del SLI (ndice especfico de la luminaria) se calcula a partir de las
caractersticas de esta.
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http://edison.upc.es/curs/llum/fotometria/graficos.html#isoclhttp://edison.upc.es/curs/llum/exterior/sli.html
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DISEO REGULADOR DE FLUJO LUMINOSO
4.2.1.3.5 Disposicin de las luminarias en la va.
Para conseguir una buena iluminacin, no basta con realizar los clculos, debe proporcionarse
informacin extra que oriente y advierta al conductor con suficiente antelacin de las
caractersticas y trazado de la va. As en curvas es recomendable situar las farolas en la exterior
de la misma, en autopistas de varias calzadas ponerlas en la mediana o cambiar el color de las
lmparas en las salidas. En los tramos rectos de vas con una nica calzada existen tres
disposiciones bsicas: unilateral, bilateral tresbolillo y bilateral pareada. Tambin es posible
suspender la luminaria de un cable transversal pero slo se usa en calles muy estrechas.
Figura 31. Distintas disposiciones de luminarias en la va.
La distribucin unilateral se recomienda si la anchura de la va es menor que la altura de
montaje de las luminarias. La bilateral tresbolillo si est comprendida entre 1 y 1.5 veces la
altura de montaje y la bilateral pareada si es mayor de 1.5.
Relacin entre la anchura de la va y la altura de montaje
Unilateral A/H < 1
Tresbolillo 1 A/H 1.5
Pareada A/H > 1.5
Suspendida Calles muy estrechas
Tabla 9. Disposicin de luminarias.
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ESTUDIO DE DIFERENTES TOPOLOGAS
En el caso de tramos rectos de vas con dos o ms calzadas separadas por una mediana se
pueden colocar las luminarias sobre la mediana o considerar las dos calzadas de forma
independiente. Si la mediana es estrecha se pueden colocar farolas de doble brazo que dan una
buena orientacin visual y tienen muchas ventajas constructivas y de instalacin por su
simplicidad. Si la mediana es muy ancha es preferible tratar las calzadas de forma separada.
Pueden combinarse los brazos dobles con la disposicin al tresbolillo o aplicar iluminacin
unilateral en cada una de ellas. En este ltimo caso es recomendable poner las luminarias en el
lado contrario a la mediana porque de esta forma incitamos al usuario a circular por el carril de
la derecha.
Figura 32. Tramos rectos.
En tramos curvos las reglas a seguir son proporcionar una buena orientacin visual y hacer
menor la separacin entre las luminarias cuanto menor sea el radio de la curva. Si la curvatura
es grande (R>300 m) se considerar como un tramo recto. Si es pequea y la anchura de la va
es menor de 1.5 veces la altura de las luminarias se adoptar una disposicin unilateral por el
lado exterior de la curva. En el caso contrario se recurrir a una disposicin bilateral pareada,
nunca tresbolillo pues no informa sobre el trazado de la carretera.
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DISEO REGULADOR DE FLUJO LUMINOSO
Figura 33. Tramos curvos.
R > 300 m Asimilar a un tramo recto
A/H < 1.5 Unilateral exterior R < 300 m
A/H > 1.5 Bilateral pareada
Tabla 10. Curvatura de la curva.
En cruces conviene que el nivel de iluminacin sea superior al de las vas que confluyen en l
para mejorar la visibilidad. Asimismo, es recomendable situar las farolas en el lado derecho de
la calzada y despus del cruce. Si tiene forma de T hay que poner una luminaria al final de la
calle que termina. En la salidas de autopistas conviene colocar luces de distinto color al de la va
principal para destacarlas. En cruces y bifurcaciones complicados es mejor recurrir a
iluminacin con proyectores situados en postes altos, ms de 20 m, pues desorienta menos al
conductor y proporciona una iluminacin agradable y uniforme.
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ESTUDIO DE DIFERENTES TOPOLOGAS
Figura 34. Cruces.
En las plazas y glorietas se instalarn luminarias en el borde exterior de estas para que iluminen
los accesos y salidas. La altura de los postes y el nivel de iluminacin sern por lo menos igual
al de la calle ms importante que desemboque en ella. Adems, se pondrn luces en las vas de
acceso para que los vehculos vean a los peatones que crucen cuando abandonen la plaza. Si son
pequeas y el terrapln central no es muy grande ni tiene arbolado se puede iluminar con un
poste alto multibrazo. En otros casos es mejor situar las luminarias en el borde del terrapln en
las prolongaciones de las calles que desemboca en esta.
Figura 35. Plazas y glorietas.
En los pasos de peatones las luminarias se colocarn antes de estos segn el sentido de la
marcha de tal manera que sea bien visible tanto por los peatones como por los conductores.
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Figura 36. Pasos de peatones.
Por ltimo, hay que considerar la presencia de rboles en la va. Si estos son altos, de unos 8 a
10 metros, las luminarias se situarn a su misma altura. Pero si son pequeas las farolas usadas
sern ms altas que estos, de 12 a 15 m de altura. En ambos casos es recomendable una poda
peridica de los rboles.
Figura 37. Presencia de rboles.
4.2.1.3.6 Niveles de iluminacin recomendados
Los niveles de iluminacin recomendados dependen de las normativas en vigor en cada
territorio, aunque muchas de ellas toman como referencia los valores aconsejados por la CIE.
Segn esta, las vas se dividen en cinco tipos de acuerdo con las caractersticas del trfico, de la
va y de los alrededores.
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ESTUDIO DE DIFERENTES TOPOLOGAS
Coeficientes de
uniformidad
Control del
deslumbramiento
Tipo
de
la
va
Entorno Categora Luminancia
media Lm
(cd/m2) Global
U0
Longitudinal
UL
Molesto
G
Perturbador
TI
A A 2 6
Claro B1 2 5 B
Oscuro B2 1
0.7
6
10 %
Claro C1 2 5 20 % C
Oscuro C2 1 6 10 %
D Claro D 2 4
Claro E1 1 4 E
Oscuro E2 0.5
0.4
0.5
5
20 %
Tabla 11. Valores recomendados por la CIE (1977).
Los valores indicados en la tabla son luminancias, no iluminancias, pues recordemos que son
estas las responsables de provocar la sensacin de visin. A partir de 1995 la CIE ha establecido
unas nuevas recomendaciones ms acordes con las ltimas investigaciones sobre el tema.
Coeficientes de
uniformidad
Categora Luminancia
media Lm
(cd/m2 ) Global
U0
Perturbador
TI
Control
del deslumbramiento
TI
Alrededores
SR
M1 2.00
M2 1.50
0.7
M3 1.00 0.5
10 0.5
M4 0.75
M5 0.50
0.4
--- 15 ---
Tabla 12.Valores recomendados por la CIE (1995)
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http://edison.upc.es/curs/llum/exterior/vias_p.html#coefs#coefshttp://edison.upc.es/curs/llum/fotometria/magnitud.html#luminhttp://edison.upc.es/curs/llum/fotometria/magnitud.html#Ilumin
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DISEO REGULADOR DE FLUJO LUMINOSO
Adems de estas recomendaciones que se aplican en los tramos normales de las vas hay que
considerar que en las zonas conflictivas (cruces, intersecciones, estrechamiento de la va o del
nmero de carriles, zonas con circulacin de peatones o vehculos lentos que dificulten la
circulacin, rotondas, pasos a nivel, rampas, etc.) suele ser necesario un incremento de los
requerimientos luminosos. Si trabajamos con luminancias hay que aumentar en una unidad la
categora de la va de valor de Mx ms alta que converja en la zona. Cuando sea del tipo M1 a
dicha zona tambin se aplicar este criterio. En distancias cortas, menos de 60 m, no se pueden
aplicar los mtodos de clculos de las luminancias y se utiliza el criterio de las iluminancias.
Categora Nivel medio
iluminancia Em
(lux)
Coef global
uniformidad
U0
C0 50
C1 30
C2 20
C3 15
C4 10
C5 7.5
0.4
Tabla 13. Zonas especiales.
El nmero de la categora de la zona de conflicto (Cx) no ser menor que el de la la va de
mayor categora (Mx) que confluya en la zona.
4.2.2 Alumbrado en reas residenciales y peatonales.
Al contrario que en el alumbrado viario donde prima ofrecer unas buenas condiciones de
iluminacin y seguridad vial, en el alumbrado de reas residenciales y peatonales existe un gran
abanico de posibilidades que van desde iluminar zonas comerciales al simple guiado visual.
Todo esto hace que el trabajo en este tipo de vas adquiera un carcter multidisciplinar donde
intervienen diseadores, urbanistas, arquitectos e ingenieros. Es por ello conveniente analizar
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ESTUDIO DE DIFERENTES TOPOLOGAS
los usos y requerimientos de la va para determinar los niveles de alumbrado ms adecuados y
las lmparas y luminarias a utilizar.
4.2.2.1 Requisitos del alumbrado.
Cuando se pretenden iluminar reas residenciales y peatonales se busca conjugar la orientacin
y seguridad de movimientos con la seguridad personal de peatones y vecinos. En esta lnea es
importante que el alumbrado permita ver con anticipacin los obstculos del camino, reconocer
el entorno y orientarse adecuadamente por las calles, el reconocimiento mutuo de los
transentes a una distancia mnima de cuatro metros que permita reaccionar en caso de peligro,
disuadir a ladrones e intrusos y en caso que esto no ocurra revelar su presencia a los vecinos y
peatones. Adems de todo esto, es conveniente una integracin visual de estas zonas con el
entorno en que se encuentren igualndolas al resto o dndoles un carcter propio. Si por las
zonas peatonales existe trfico de vehculos se iluminar como si se tratara de una va pblica
normal y corriente. El tratamiento del deslumbramiento en este tipo de vas, es mucho ms
sencillo que en el caso de trfico motorizado debido a la gran diferencia de velocidad entre estos
y los transentes. Los peatones debido a su baja velocidad se adaptan bien a los cambios de
luminancia. Habr, no obstante, que evitar colocar luminarias sin apantallar al nivel de los ojos
y vigilar la luminancia de las lmparas en ngulos crticos que provoquen molestias a los
transentes. As mismo, conviene evitar que las luces molesten a los vecinos en su descanso
nocturno.
4.2.2.2 Niveles de alumbrado.
Los niveles de iluminacin recomendados varan segn el uso al que est destinado la zona. As,
encontramos desde valores mnimos de iluminancia de 0.2 lux que permiten orientarse y ver los
obstculos del camino hasta los 20 lux que proporcionan un ambiente atractivo para las zonas de
gran actividad nocturna. No obstante, en la mayora de casos, un nivel de 5 lux bastar para
ofrecer unas buenas condiciones de alumbrado que permitan la orientacin y ofrezcan sensacin
de seguridad a los transentes.
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http://edison.upc.es/curs/llum/exterior/peaton.html#clases#claseshttp://edison.upc.es/curs/llum/exterior/peaton.html#nivel#nivelhttp://edison.upc.es/curs/llum/exterior/vias_p.html#ilumin
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DISEO REGULADOR DE FLUJO LUMINOSO
Clasificacin segn el uso nocturno
hecho por los peatones
Categora Nivel
medio
iluminancia
Em (lux)
Nivel
mnimo
iluminancia
Emin (lux)
Calles en zonas privilegiadas (reas
comerciales, de ocio...)
P1 20 7.5
Calles de uso alto P2 10 3.0
Calles de uso moderado P3 7.5 1.5
Calles de uso menor. Solamente
asociado a propiedades adyacentes
P4 5.0 1.0
Calles de uso menor donde sea
importante preservar el carcter de
ambiente rural o la arquitectura
P5 3.0 0.6
Calles de uso muy bajo donde sea
importante preservar el carcter de
ambiente rural o la arquitectura
P6 1.5 0.2
Calles donde slo es necesario el guiado
visual
P7 - -
Tabla 14. Niveles de alumbrado CIE (1995).
4.2.2.3 Lmparas y luminarias.
Para el alumbrado en zonas peatonales se prefieren lmparas de temperatura de color prximas a
la de las lmparas incandescentes (2750 K) que usamos en nuestras casas. En concreto se usarn
principalmente lmparas entre 2000 y 3000 K, aunque se puede ampliar el intervalo a 1800-
3300 K. Se podrn usar, por lo tanto, una gran diversidad de lmparas como las de vapor de
sodio, mercurio, o fluorescentes dependiendo del efecto que busquemos, las condiciones de la
zona a iluminar y los aspectos econmicos. Las luminarias adoptan multitud de formas desde las
ms funcionales hasta las de diseo ms vanguardista y artstico. Como la forma y el control del
haz de luz pierden importancia en favor del ambiente, existe una gran libertad de eleccin;
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ESTUDIO DE DIFERENTES TOPOLOGAS
desde las luminarias de haz general-difuso de globo hasta las de haz controlado. Entre las
posibilidades de montaje es normal encontrarlas sobre postes o columnas, adosadas a las
fachadas, colgadas sobre cables o al nivel del suelo cuando slo buscamos ambiente y
orientacin visual. No obstante, cuando el trfico motorizado sea significativo recurriremos a las
tpicas farolas de bculo tan habituales en el alumbrado viario.
Figura 38. Tipos de luminarias.
La altura de montaje depender del flujo de las lmparas a emplear y en todo caso se evitar
colocarlas al nivel de los ojos sin apantallar. Otra posibilidad es colocar luminarias de menos de
un metro como se hace en algunas plazas y jardines para crear una atmsfera especial.
Flujo luminoso lmpara (lm) Altura de montaje recomendada (m)
25000 >6
Tabla 15. Alturas de luminarias.
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DISEO REGULADOR DE FLUJO LUMINOSO
4.2.3 Alumbrado de tneles.
En la iluminacin de tneles, y en general de cualquier tramo de va cubierta, se busca
proporcionar unas condiciones de seguridad, visibilidad, economa y fluidez adecuadas para el
trfico rodado. En tneles cortos, menos de 100 m, no ser necesario iluminar salvo de noche o
en circunstancias de poca visibilidad. En los largos, ser necesario un estudio individualizado de
cada caso. Para ello es necesario analizar los problemas que representan los tneles para los
vehculos en condiciones de da o de noche, el mantenimiento necesario y las caractersticas de
los equipos de alumbrado a instalar.
4.2.3.1 Iluminacin diurna.
Cuando nos aproximamos a un tnel de da, la primera dificultad que encontramos es el llamado
efecto del agujero negro. En l, la entrada se nos presenta como una mancha oscura en cuyo
interior no podemos distinguir nada. Este problema, que se presenta cuando estamos a una
distancia considerable del tnel, se debe a que la luminancia ambiental en el exterior es mucho
mayor que la de la entrada. Es el fenmeno de la induccin.
Figura 39. Efecto del agujero negro
A medida que nos acercamos a la entrada, esta va ocupando una mayor porcin del campo
visual y nuestros ojos se van adaptando progresivamente al nivel de iluminacin de su interior.
Pero si la transicin es muy rpida comparada con la diferencia entre las luminancias exterior e
interior, sufriremos una ceguera momentnea con visin borrosa hasta llegar a un nuevo estado
de adaptacin visual. Es lo mismo que ocurre cuando, en un da soleado, entramos en un portal
oscuro y durante un